铜、银、金：金属活动性为何递减？

金属活动性顺序表是大家熟悉的一个有关金属活动性的规律，金属活动性：铜大于银大于金。在元素周期表中，金属铜、银、金位于同一族IB族，自上而下排列。借鉴我们熟悉的碱金属元素，自上而下排列，随电子层数增加，原子半径依次增大，原子核内质子对最外层电子的吸引逐渐减弱，所以钠的活动性小于钾，铯是最活泼的金属。如果把这个原理应用于IB族，就会得到与事实相反的结果。为什么会有两种相反的结果呢？

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形式上，IB、IA两族的最外层电子排布式都是n s1，对比价电子排布式后发现：IB族是（n-1）d10n s1，IA族仍然是n s1。这就涉及电子排布中著名的能级交错。根据能级交错原理，（n-1）d的能量高于n s，对IB族元素形式上的最外层n s电子而言，其并不是能量意义上的最外层，也就是说，其所受到核内质子的吸引比预期的要强，这在一定程度上削弱了半径因素带来的影响，对个别元素甚至占据优势地位，如金是惰性金属。

下表是第一电离能（即气态原子失去1个电子变为+1价气态阳离子所需能量）数据，数值越大表示最外层第一个电子越难失去（其实还应考虑金属固体升华为气态原子时吸收的升华热）。(www.xing528.com)

表23　铜、银、金的第一电离能

在金属活动性顺序表中，铜所对应的产物是+2价铜离子，铜的第一电离能已经比银略高，再加上第二电离能，如果仅考虑电离能，铜怎么会比银活泼呢？显然考虑这一因素是不够的。这时要注意概念之间的区别：金属活动性与金属性。考虑核内质子对核外电子的吸引，也就是从电离能角度分析，仅是对应金属性。金属活动性是指金属在溶液中的表现行为，其中不仅有金属原子失去电子的过程，还包含金属离子在溶液中水合的过程。离子半径越小，水合热越大，即水合放热越多。+2价铜离子水合放热，在一定程度上补偿了铜原子失去电子所吸收的能量，从而使铜在溶液中表现出比银更高的金属活动性。考虑水合热，也是钠元素的金属性虽然强于钙，而在溶液中单质钙的活动性却排在钠之前的原因。